一級指令與一級緩存

『壹』 一級緩存，二級緩存是什麼意思有什麼用

首先我們來簡單了解一下一級緩存。目前所有主流處理器大都具有一級緩存和二級緩存，少數高端處理器還集成了三級緩存。其中，一級緩存可分為一級指令緩存和一級數據緩存。一級指令緩存用於暫時存儲並向CPU遞送各類運算指令；一級數據緩存用於暫時存儲並向CPU遞送運算所需數據，這就是一級緩存的作用 那麼，二級緩存的作用又是什麼呢？簡單地說，二級緩存就是一級緩存的緩沖器：一級緩存製造成本很高因此它的容量有限，二級緩存的作用就是存儲那些CPU處理時需要用到、一級緩存又無法存儲的數據。同樣道理，三級緩存和內存可以看作是二級緩存的緩沖器，它們的容量遞增，但單位製造成本卻遞減。需要注意的是，無論是二級緩存、三級緩存還是內存都不能存儲處理器操作的原始指令，這些指令只能存儲在CPU的一級指令緩存中，而餘下的二級緩存、三級緩存和內存僅用於存儲CPU所需數據。 根據工作原理的不同，目前主流處理器所採用的一級數據緩存又可以分為實數據讀寫緩存和數據代碼指令追蹤緩存2種，它們分別被AMD和Intel所採用。不同的一級數據緩存設計對於二級緩存容量的需求也各不相同，下面讓我們簡單了解一下這兩種一級數據緩存設計的不同之處。 一、AMD一級數據緩存設計 AMD採用的一級緩存設計屬於傳統的「實數據讀寫緩存」設計。基於該架構的一級數據緩存主要用於存儲CPU最先讀取的數據；而更多的讀取數據則分別存儲在二級緩存和系統內存當中。做個簡單的假設，假如處理器需要讀取「AMD ATHLON 64 3000+ IS GOOD」這一串數據（不記空格），那麼首先要被讀取的「AMDATHL」將被存儲在一級數據緩存中，而餘下的「ON643000+ISGOOD」則被分別存儲在二級緩存和系統內存當中 需要注意的是，以上假設只是對AMD處理器一級數據緩存的一個抽象描述，一級數據緩存和二級緩存所能存儲的數據長度完全由緩存容量的大小決定，而絕非以上假設中的幾個位元組。「實數據讀寫緩存」的優點是數據讀取直接快速，但這也需要一級數據緩存具有一定的容量，增加了處理器的製造難度（一級數據緩存的單位製造成本較二級緩存高）。 二、Intel一級數據緩存設計 自P4時代開始，Intel開始採用全新的「數據代碼指令追蹤緩存」設計。基於這種架構的一級數據緩存不再存儲實際的數據，而是存儲這些數據在二級緩存中的指令代碼（即數據在二級緩存中存儲的起始地址）。假設處理器需要讀取「INTEL P4 IS GOOD」這一串數據（不記空格），那麼所有數據將被存儲在二級緩存中，而一級數據代碼指令追蹤緩存需要存儲的僅僅是上述數據的起始地址（如下圖所示）。 由於一級數據緩存不再存儲實際數據，因此「數據代碼指令追蹤緩存」設計能夠極大地降CPU對一級數據緩存容量的要求，降低處理器的生產難度。但這種設計的弊端在於數據讀取效率較「實數據讀寫緩存設計」低，而且對二級緩存容量的依賴性非常大。 在了解了一級緩存、二級緩存的大致作用及其分類以後，下面我們來回答以下硬體一菜鳥網友提出的問題。 從理論上講，二級緩存越大處理器的性能越好，但這並不是說二級緩存容量加倍就能夠處理器帶來成倍的性能增長。目前CPU處理的絕大部分數據的大小都在0-256KB之間，小部分數據的大小在256KB-512KB之間，只有極少數數據的大小超過512KB。所以只要處理器可用的一級、二級緩存容量達到256KB以上，那就能夠應付正常的應用；512KB容量的二級緩存已經足夠滿足絕大多數應用的需求。 這其中，對於採用「實數據讀寫緩存」設計的AMD Athlon 64、Sempron處理器而言，由於它們已經具備了64KB一級指令緩存和64KB一級數據緩存，只要處理器的二級緩存容量大於等於128KB就能夠存儲足夠的數據和指令，因此它們對二級緩存的依賴性並不大。這就是為什麼主頻同為1.8GHz的Socket 754 Sempron 3000+（128KB二級緩存）、Sempron 3100+（256KB二級緩存）以及Athlon 64 2800+（512KB二級緩存）在大多數評測中性能非常接近的主要原因。所以對於普通用戶而言754 Sempron 2600+是值得考慮的。 反觀Intel目前主推的P4、賽揚系列處理器，它們都採用了「數據代碼指令追蹤緩存」架

『貳』 指令緩存的一級指令緩存

緩存基本上都是採用SRAM存儲器，SRAM是英文Static RAM的縮寫，它是一種具有靜志存取功能的存儲器，不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。不像DRAM內存那樣需要刷新電路，每隔一段時間，固定要對DRAM刷新充電一次，否則內部的數據即會消失，因此SRAM具有較高的性能，但是SRAM也有它的缺點，即它的集成度較低，相同容量的DRAM內存可以設計為較小的體積，但是SRAM卻需要很大的體積，這也是不能將緩存容量做得太大的重要原因。它的特點歸納如下：優點是節能、速度快、不必配合內存刷新電路、可提高整體的工作效率，缺點是集成度低、相同的容量體積較大、而且價格較高，只能少量用於關鍵性系統以提高效率。
按照數據讀取順序和與CPU結合的緊密程度，CPU緩存可以分為一級緩存，二級緩存，部分高端CPU還具有三級緩存，每一級緩存中所儲存的全部數據都是下一級緩存的一部分，這三種緩存的技術難度和製造成本是相對遞減的，所以其容量也是相對遞增的。當CPU要讀取一個數據時，首先從一級緩存中查找，如果沒有找到再從二級緩存中查找，如果還是沒有就從三級緩存或內存中查找。一般來說，每級緩存的命中率大概都在80%左右，也就是說全部數據量的80%都可以在一級緩存中找到，只剩下20%的總數據量才需要從二級緩存、三級緩存或內存中讀取，由此可見一級緩存是整個CPU緩存架構中最為重要的部分。
一級緩存（Level 1 Cache）簡稱L1 Cache，位於CPU內核的旁邊，是與CPU結合最為緊密的CPU緩存，也是歷史上最早出現的CPU緩存。由於一級緩存的技術難度和製造成本最高，提高容量所帶來的技術難度增加和成本增加非常大，所帶來的性能提升卻不明顯，性價比很低，而且現有的一級緩存的命中率已經很高，所以一級緩存是所有緩存中容量最小的，比二級緩存要小得多。
一般來說，一級緩存可以分為一級數據緩存（Data Cache，D-Cache）和一級指令緩存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分別用來存放數據以及對執行這些數據的指令進行即時解碼，而且兩者可以同時被CPU訪問，減少了爭用Cache所造成的沖突，提高了處理器效能。大多數CPU的一級數據緩存和一級指令緩存具有相同的容量，例如AMD的Athlon XP就具有64KB的一級數據緩存和64KB的一級指令緩存，其一級緩存就以64KB+64KB來表示，其餘的CPU的一級緩存表示方法以此類推。
Intel的採用NetBurst架構的CPU（最典型的就是Pentium 4）的一級緩存有點特殊，使用了新增加的一種一級追蹤緩存（Execution Trace Cache，T-Cache或ETC）來替代一級指令緩存，容量為12KμOps，表示能存儲12K條即12000條解碼後的微指令。一級追蹤緩存與一級指令緩存的運行機制是不相同的，一級指令緩存只是對指令作即時的解碼而並不會儲存這些指令，而一級追蹤緩存同樣會將一些指令作解碼，這些指令稱為微指令（micro-ops）,而這些微指令能儲存在一級追蹤緩存之內，無需每一次都作出解碼的程序，因此一級追蹤緩存能有效地增加在高工作頻率下對指令的解碼能力，而μOps就是micro-ops，也就是微型操作的意思。它以很高的速度將μops提供給處理器核心。Intel NetBurst微型架構使用執行跟蹤緩存，將解碼器從執行循環中分離出來。這個跟蹤緩存以很高的帶寬將uops提供給核心，從本質上適於充分利用軟體中的指令級並行機制。Intel並沒有公布一級追蹤緩存的實際容量,只知道一級追蹤緩存能儲存12000條微指令（micro-ops）。所以，我們不能簡單地用微指令的數目來比較指令緩存的大小。實際上，單核心的NetBurst架構CPU使用8Kμops的緩存已經基本上夠用了，多出的4kμops可以大大提高緩存命中率。而如果要使用超線程技術的話，12KμOps就會有些不夠用，這就是為什麼有時候Intel處理器在使用超線程技術時會導致性能下降的重要原因 。

『叄』 為什麼AMD一級指令緩存和一級數據緩存大小不一樣

指令緩存一般為幾十或幾百兆，因為指令代碼簡單，占據空間不會很大；數據不一定是代碼，有可能是巨大的網頁，或是成段音樂或解析度很高的圖片或一部點數據，所以存儲空間必須大！CPU的緩存當然裝不下一部電視劇，但必須足夠裝入一幅等待處理的高解析度畫面，於是在元器件設計原理上，數據緩存就必須大於指令緩存許多倍!

『肆』 請教什麼是電腦的一級緩存，二級緩存，三級緩存啊能說的簡單通俗點嗎舉個列子！謝謝啦！!!

首先我們來簡單了解一下一級緩存。目前所有主流處理器大都具有一級緩存和二級緩存，少數高端處理器還集成了三級緩存。其中，一級緩存可分為一級指令緩存和一級數據緩存。一級指令緩存用於暫時存儲並向CPU遞送各類運算指令；一級數據緩存用於暫時存儲並向CPU遞送運算所需數據，這就是一級緩存的作用（如果大家對上述文字理解困難的話，可參照下圖所示）。

那麼，二級緩存的作用又是什麼呢？簡單地說，二級緩存就是一級緩存的緩沖器：一級緩存製造成本很高因此它的容量有限，二級緩存的作用就是存儲那些CPU處理時需要用到、一級緩存又無法存儲的數據。同樣道理，三級緩存和內存可以看作是二級緩存的緩沖器，它們的容量遞增，但單位製造成本卻遞減。需要注意的是，無論是二級緩存、三級緩存還是內存都不能存儲處理器操作的原始指令，這些指令只能存儲在CPU的一級指令緩存中，而餘下的二級緩存、三級緩存和內存僅用於存儲CPU所需數據。

根據工作原理的不同，目前主流處理器所採用的一級數據緩存又可以分為實數據讀寫緩存和數據代碼指令追蹤緩存2種，它們分別被AMD和Intel所採用。不同的一級數據緩存設計對於二級緩存容量的需求也各不相同，下面讓我們簡單了解一下這兩種一級數據緩存設計的不同之處。
一、AMD一級數據緩存設計

AMD採用的一級緩存設計屬於傳統的「實數據讀寫緩存」設計。基於該架構的一級數據緩存主要用於存儲CPU最先讀取的數據；而更多的讀取數據則分別存儲在二級緩存和系統內存當中。做個簡單的假設，假如處理器需要讀取「AMD ATHLON 64 3000+ IS GOOD」這一串數據（不記空格），那麼首先要被讀取的「AMDATHL」將被存儲在一級數據緩存中，而餘下的「ON643000+ISGOOD」則被分別存儲在二級緩存和系統內存當中（如下圖所示）。

需要注意的是，以上假設只是對AMD處理器一級數據緩存的一個抽象描述，一級數據緩存和二級緩存所能存儲的數據長度完全由緩存容量的大小決定，而絕非以上假設中的幾個位元組。「實數據讀寫緩存」的優點是數據讀取直接快速，但這也需要一級數據緩存具有一定的容量，增加了處理器的製造難度（一級數據緩存的單位製造成本較二級緩存高）。
二、Intel一級數據緩存設計

自P4時代開始，Intel開始採用全新的「數據代碼指令追蹤緩存」設計。基於這種架構的一級數據緩存不再存儲實際的數據，而是存儲這些數據在二級緩存中的指令代碼（即數據在二級緩存中存儲的起始地址）。假設處理器需要讀取「INTEL P4 IS GOOD」這一串數據（不記空格），那麼所有數據將被存儲在二級緩存中，而一級數據代碼指令追蹤緩存需要存儲的僅僅是上述數據的起始地址（如下圖所示）。

由於一級數據緩存不再存儲實際數據，因此「數據代碼指令追蹤緩存」設計能夠極大地降CPU對一級數據緩存容量的要求，降低處理器的生產難度。但這種設計的弊端在於數據讀取效率較「實數據讀寫緩存設計」低，而且對二級緩存容量的依賴性非常大。

在了解了一級緩存、二級緩存的大致作用及其分類以後，下面我們來回答以下硬體一菜鳥網友提出的問題。
從理論上講，二級緩存越大處理器的性能越好，但這並不是說二級緩存容量加倍就能夠處理器帶來成倍的性能增長。目前CPU處理的絕大部分數據的大小都在0-256KB之間，小部分數據的大小在256KB-512KB之間，只有極少數數據的大小超過512KB。所以只要處理器可用的一級、二級緩存容量達到256KB以上，那就能夠應付正常的應用；512KB容量的二級緩存已經足夠滿足絕大多數應用的需求。

這其中，對於採用「實數據讀寫緩存」設計的AMD Athlon 64、Sempron處理器而言，由於它們已經具備了64KB一級指令緩存和64KB一級數據緩存，只要處理器的二級緩存容量大於等於128KB就能夠存儲足夠的數據和指令，因此它們對二級緩存的依賴性並不大。這就是為什麼主頻同為1.8GHz的Socket 754 Sempron 3000+（128KB二級緩存）、Sempron 3100+（256KB二級緩存）以及Athlon 64 2800+（512KB二級緩存）在大多數評測中性能非常接近的主要原因。所以對於普通用戶而言754 Sempron 2600+是值得考慮的。

反觀Intel目前主推的P4、賽揚系列處理器，它們都採用了「數據代碼指令追蹤緩存」架構，其中Prescott內核的一級緩存中只包含了12KB一級指令緩存和16KB一級數據緩存，而Northwood內核更是只有12KB一級指令緩存和8KB一級數據緩存。所以P4、賽揚系列處理器對二級緩存的依賴性是非常大的，賽揚D 320（256KB二級緩存）與賽揚 2.4GHz（128KB二級緩存）性能上的巨大差距就很好地證明了這一點；而賽揚D和P4 E處理器之間的性能差距同樣十分明顯。

『伍』 一級數據緩存跟一級指令緩存是什麼意思

一級緩存（Level 1 Cache）簡稱L1 Cache，位於CPU內核的旁邊，是與CPU結合最為緊密的CPU緩存，也是歷史上最早出現的CPU緩存。由於一級緩存的技術難度和製造成本最高，提高容量所帶來的技術難度增加和成本增加非常大，所帶來的性能提升卻不明顯，性價比很低，而且現有的一級緩存的命中率已經很高，所以一級緩存是所有緩存中容量最小的，比二級緩存要小得多。 一般來說，一級緩存可以分為一級數據緩存（Data Cache，D-Cache）和一級指令緩存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分別用來存放數據以及對執行這些數據的指令進行即時解碼，而且兩者可以同時被CPU訪問，減少了爭用Cache所造成的沖突，提高了處理器效能。目前大多數CPU的一級數據緩存和一級指令緩存具有相同的容量，例如AMD的Athlon XP就具有64KB的一級數據緩存和64KB的一級指令緩存，其一級緩存就以64KB+64KB來表示，其餘的CPU的一級緩存表示方法以此類推。 二級緩存是CPU性能表現的關鍵之一，在CPU核心不變化的情況下，增加二級緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上有差異，由此可見二級緩存對於CPU的重要性。

『陸』 CPU的一級緩存是什麼。

高速緩存分為一級緩存（即L1 Cache）和二級緩存（即L2Cache）。CPU在運行時首先從一級緩存讀取數據，然後從二級緩存讀取數據，然後從內存和虛擬內存讀取數據，因此高速緩存的容量和速度直接影響到CPU的工作性能。 一級緩存都內置在CPU內部並與CPU同速運行，可以有效的提高CPU的運行效率。一級緩存越大，CPU的運行效率越高，但受到CPU內部結構的限制，一級緩存的容量都很小。 二級緩存對CPU運行效率的影響也很大，現在的二級緩存一般都集成在中，但有分為晶元內部和外部兩種，集成在晶元內部的二級緩存與CPU同頻率二級緩存（即全速二級緩存），而集成在晶元外部的二級緩存的運行頻率 是CPU的運行頻率的一半（即半速二級緩存），因此運行效率較低。 但是一級緩存和二級緩存的大，它究竟有多少好處呢？你得告訴我們經銷商，實際上你得用最普通的話跟他講。所以我們給他們打個比方，說這個就好比你開汽車的時候，後備箱是整個的一級緩存，假如說扶手裡面有一個小箱子，那是你的二級緩存。二級緩存大好在哪裡呢？就是你隨時開車的時候，隨時在裡面都可以取東西了。假如你二級緩存小的話，你還得把車停下來，到後備箱里取東西。
首先我們來簡單了解一下一級緩存。目前所有主流處理器大都具有一級緩存和二級緩存，少數高端處理器還集成了三級緩存。其中，一級緩存可分為一級指令緩存和一級數據緩存。一級指令緩存用於暫時存儲並向CPU遞送各類運算指令；一級數據緩存用於暫時存儲並向CPU遞送運算所需數據，這就是一級緩存的作用（如果大家對上述文字理解困難的話，可參照下圖所示）。
那麼，二級緩存的作用又是什麼呢？簡單地說，二級緩存就是一級緩存的緩沖器：一級緩存製造成本很高因此它的容量有限，二級緩存的作用就是存儲那些CPU處理時需要用到、一級緩存又無法存儲的數據。同樣道理，三級緩存和內存可以看作是二級緩存的緩沖器，它們的容量遞增，但單位製造成本卻遞減。需要注意的是，無論是二級緩存、三級緩存還是內存都不能存儲處理器操作的原始指令，這些指令只能存儲在CPU的一級指令緩存中，而餘下的二級緩存、三級緩存和內存僅用於存儲CPU所需數據。
根據工作原理的不同，目前主流處理器所採用的一級數據緩存又可以分為實數據讀寫緩存和數據代碼指令追蹤緩存2種，它們分別被AMD和Intel所採用。不同的一級數據緩存設計對於二級緩存容量的需求也各不相同，下面讓我們簡單了解一下這兩種一級數據緩存設計的不同之處。

『柒』 CPU的那些一級緩存，二級緩存，三級緩存是什麼意思

首先我們來簡單了解一下一級緩存。目前所有主流處理器大都具有一級緩存和二級緩存，少數高端處理器還集成了三級緩存。其中，一級緩存可分為一級指令緩存和一級數據緩存。一級指令緩存用於暫時存儲並向CPU遞送各類運算指令；一級數據緩存用於暫時存儲並向CPU遞送運算所需數據，這就是一級緩存的作用（如果大家對上述文字理解困難的話，可參照下圖所示）。 那麼，二級緩存的作用又是什麼呢？簡單地說，二級緩存就是一級緩存的緩沖器：一級緩存製造成本很高因此它的容量有限，二級緩存的作用就是存儲那些CPU處理時需要用到、一級緩存又無法存儲的數據。同樣道理，三級緩存和內存可以看作是二級緩存的緩沖器，它們的容量遞增，但單位製造成本卻遞減。需要注意的是，無論是二級緩存、三級緩存還是內存都不能存儲處理器操作的原始指令，這些指令只能存儲在CPU的一級指令緩存中，而餘下的二級緩存、三級緩存和內存僅用於存儲CPU所需數據。 根據工作原理的不同，目前主流處理器所採用的一級數據緩存又可以分為實數據讀寫緩存和數據代碼指令追蹤緩存2種，它們分別被AMD和Intel所採用。不同的一級數據緩存設計對於二級緩存容量的需求也各不相同，下面讓我們簡單了解一下這兩種一級數據緩存設計的不同之處。 一、AMD一級數據緩存設計 AMD採用的一級緩存設計屬於傳統的「實數據讀寫緩存」設計。基於該架構的一級數據緩存主要用於存儲CPU最先讀取的數據；而更多的讀取數據則分別存儲在二級緩存和系統內存當中。做個簡單的假設，假如處理器需要讀取「AMD ATHLON 64 3000+ IS GOOD」這一串數據（不記空格），那麼首先要被讀取的「AMDATHL」將被存儲在一級數據緩存中，而餘下的「ON643000+ISGOOD」則被分別存儲在二級緩存和系統內存當中（如下圖所示）。 需要注意的是，以上假設只是對AMD處理器一級數據緩存的一個抽象描述，一級數據緩存和二級緩存所能存儲的數據長度完全由緩存容量的大小決定，而絕非以上假設中的幾個位元組。「實數據讀寫緩存」的優點是數據讀取直接快速，但這也需要一級數據緩存具有一定的容量，增加了處理器的製造難度（一級數據緩存的單位製造成本較二級緩存高）。 二、Intel一級數據緩存設計 自P4時代開始，Intel開始採用全新的「數據代碼指令追蹤緩存」設計。基於這種架構的一級數據緩存不再存儲實際的數據，而是存儲這些數據在二級緩存中的指令代碼（即數據在二級緩存中存儲的起始地址）。假設處理器需要讀取「INTEL P4 IS GOOD」這一串數據（不記空格），那麼所有數據將被存儲在二級緩存中，而一級數據代碼指令追蹤緩存需要存儲的僅僅是上述數據的起始地址（如下圖所示）。 由於一級數據緩存不再存儲實際數據，因此「數據代碼指令追蹤緩存」設計能夠極大地降CPU對一級數據緩存容量的要求，降低處理器的生產難度。但這種設計的弊端在於數據讀取效率較「實數據讀寫緩存設計」低，而且對二級緩存容量的依賴性非常大。 在了解了一級緩存、二級緩存的大致作用及其分類以後，下面我們來回答以下硬體一菜鳥網友提出的問題。 從理論上講，二級緩存越大處理器的性能越好，但這並不是說二級緩存容量加倍就能夠處理器帶來成倍的性能增長。目前CPU處理的絕大部分數據的大小都在0-256KB之間，小部分數據的大小在256KB-512KB之間，只有極少數數據的大小超過512KB。所以只要處理器可用的一級、二級緩存容量達到256KB以上，那就能夠應付正常的應用；512KB容量的二級緩存已經足夠滿足絕大多數應用的需求。 這其中，對於採用「實數據讀寫緩存」設計的AMD Athlon 64、Sempron處理器而言，由於它們已經具備了64KB一級指令緩存和64KB一級數據緩存，只要處理器的二級緩存容量大於等於128KB就能夠存儲足夠的數據和指令，因此它們對二級緩存的依賴性並不大。這就是為什麼主頻同為1.8GHz的Socket 754 Sempron 3000+（128KB二級緩存）、Sempron 3100+（256KB二級緩存）以及Athlon 64 2800+（512KB二級緩存）在大多數評測中性能非常接近的主要原因。所以對於普通用戶而言754 Sempron 2600+是值得考慮的。 反觀Intel目前主推的P4、賽揚系列處理器，它們都採用了「數據代碼指令追蹤緩存」架構，其中Prescott內核的一級緩存中只包含了12KB一級指令緩存和16KB一級數據緩存，而Northwood內核更是只有12KB一級指令緩存和8KB一級數據緩存。所以P4、賽揚系列處理器對二級緩存的依賴性是非常大的，賽揚D 320（256KB二級緩存）與賽揚 2.4GHz（128KB二級緩存）性能上的巨大差距就很好地證明了這一點；而賽揚D和P4 E處理器之間的性能差距同樣十分明顯。 最後，如果您是狂熱的游戲發燒友或者從事多媒體製作的專業用戶，那麼具有1MB二級緩存的P4處理器和具有512KB/1MB二級緩存的Athlon 64處理器才是您理想的選擇。因為在高負荷的運算下，CPU的一級緩存和二級緩存近乎「爆滿」，在這個時候大容量的二級緩存能夠為處理器帶來5%-10%左右的性能提升，這對於那些要求苛刻的用戶來說是完全有必要的